Starkes Klingeln, wenn der High-Side-MOSFET in der Halbbrückenschaltung einschaltet

Ich habe eine Leiterplatte (als Prototyping-Baustein gedacht) mit einem High- und Low-Gate-Treiber IR2113 entworfen, die zwei Leistungs-MOSFETs IRF3205 (55 V, 8 mΩ, 110 A) in Halbbrückenkonfiguration ansteuern:

Bild des physischen Aufbaus

Beim Testen der Schaltung mit einer Last stellte ich fest, dass, während die Low-Seite recht sauber schaltet, jedes Mal, wenn die High-Seite einschaltet, am Ausgang der Halbbrücke (X1-2) ein starkes Klingeln auftritt. Das Herumspielen mit der Einstellung der Totzeit der Eingangswellenform und sogar das Entfernen der Last (ein Induktor mit einem in Reihe geschalteten Leistungswiderstand, der einen synchronen Abwärtswandler simuliert, der von X1-2 nach X1-3 geschaltet ist) reduzierte dieses Klingeln nicht. Die folgenden Messungen wurden ohne angeschlossene Last durchgeführt (nichts an X1-2 außer der Oszilloskopsonde).

Anscheinend reichen die parasitären Induktivitäten und Kapazitäten aus, um das zu verursachen, aber ich kann nicht herausfinden, warum die niedrige Seite so gut funktioniert wie sie. Für mich sehen beide Gate-Ansteuerungs-Wellenformen sauber genug aus, wobei die Spannungen die Schwellenspannung der MOSFETs relativ schnell überschreiten. Beim Umschalten ist kein Trog vorhanden. Was sind die möglichen Ursachen des Problems und welche Maßnahmen kann ich ergreifen, um die Symptome zu verringern?

Mir ist bewusst, dass es hier und auf anderen Websites viele sehr ähnliche Fragen gibt, aber ich fand die geposteten Antworten für mein spezielles Problem nicht hilfreich.

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Obwohl sich am Eingang (X1-1 bis X1-3) ein Elektrolytkondensator mit 2200 uF befand, um Transienten und Rauschen zu unterdrücken, konnte er offensichtlich keine hohen Frequenzen unterdrücken. Durch Hinzufügen eines 100-nF-Kondensators (wie in der Antwort von Andy aka vorgeschlagen) parallel zum elektrolytischen Kondensator wurde das Klingeln am Ausgang (X1-2 gegen Erde) um die Hälfte und am Netzteil (X1-1 gegen Erde) um einen Faktor reduziert von 10.

Versuchen Sie, die Stromversorgungsschiene abzutasten. Ich wette, Sie sehen diese Spitzen dort. Dies liegt an der Leitungslänge zwischen Ihrer Bankversorgung und den MOSFETs. Sie werden es auf der unteren FET-Seite natürlich nicht sehen, da Ihr Oszilloskop auf diese Schiene bezogen ist, aber wenn Sie das Netzteil erneut ansteuern würden, wette ich, dass Sie dies tun würden.

Versuchen Sie es mit einer Keramikstärke von 1 oder 10 uF über die Stromschienen, und schließen Sie die MOSFETs.

Angenommen, Sie haben sich um die Umgehung der Versorgungsschiene gekümmert, wie Andy sagte, und Sie haben das Tor verlangsamt, indem Sie R1 R7 erhöht und etwas getan, um das Ausschalten schneller als das Einschalten zu machen. Wenn es immer noch klingelt, gibt es noch zwei Möglichkeiten: Sie können Schottky-Dioden mit 60 V an den DS der Fets und RC-Dämpfer an den DS der einzelnen FETs anschließen.

Ich denke, Andy aka hat die Antwort auf diese Frage bekommen, aber ich wollte klarstellen, dass das Klingeln durch die Induktivität der Drähte, die zu den FETS führen, und die Gatekapazität der FETs verursacht wird. Dies erzeugt einen LC-Kreis, der mit einer Frequenz schwingt, die von der Induktivität und Kapazität in Ihrem Kreis abhängt. In der Regel wird der Effekt durch die Verwendung von Dämpfungswiderständen und durch die weitestgehende Reduzierung der Zuleitungslänge verringert.

Reduzieren Sie den High-Side-Widerstand auf 22E. Dies wird höchstwahrscheinlich das Problem beheben. Dies wird häufig durch das Umschalten der Mosfets auf HARD verursacht. Ich musste den harten Weg lernen